Investigadores de Sevilla crean un modelo numérico 3D para predecir las vibraciones ocasionadas por el paso del AVE

Sevilla Información. Los investigadores del grupo Estudio, Ingeniería y Experimentación de Estructuras de la Escuela de Ingenieros de la Universidad de Sevilla (US) han creado un modelo numérico tridimensional, hasta ahora inexistente, para predecir mediante un software las vibraciones que producen los trenes de Alta Velocidad (AVE), tanto en el suelo como en las estructuras de los alrededores de la vía.

El auge de las líneas de AVE es un hecho en Europa y, sobre todo, en España, donde ya hay 2.500 kilómetros. Además, se estima que en 2020 España se convertirá en el primer país del mundo, por encima de Japón, en líneas de alta velocidad, con 10.000 kilómetros, según Pedro Galvín, responsable del proyecto junto a José Domínguez Abascal.

Esta nueva realidad ha suscitado nuevas necesidades. Galvín señala que "con las líneas de alta velocidad aparecen problemas que no aparecían con los trenes convencionales". El nivel de las vibraciones inducidas puede ser mayor y, aunque esto no quiere decir que cuanto mayor es la velocidad del tren, mayor el nivel de vibración, sí que se puede alcanzar la velocidad crítica en la que se produce el máximo de nivel de vibraciones. Esta velocidad crítica depende fundamentalmente del tipo de terreno por donde se mueve el tren.

Estas vibraciones pueden ocasionar daños en las estructuras y edificios cercanos, afectar a centros de trabajo, como los laboratorios, que pueden notarlo en sus equipos de precisión, y producir cambios en la vida de los habitantes cercanos a la vía, como alteraciones de sueño. Por eso, los responsables de la infraestructura ferroviaria tienen que hacer análisis vibratorios previos a la construcción.

Ésta es la razón por la que el grupo de Estructuras Hispalense se puso manos a la obra para crear un modelo expreso que sirviera para hacer predicciones de vibraciones previamente a la construcción, con más precisión que los existentes.

La novedad que aporta este modelo frente a otros ya existentes es que es tridimensional. El resto de países (Gran Bretaña, Alemania, Francia y Bélgica) usan modelos bidimensionales, mientras que éste puede representar todas las características del suelo, el efecto de las traviesas y todo tipo de discontinuidades existentes a lo largo de la vía. Es un modelo más afinado y completo porque se pueden introducir más parámetros, aseguran los investigadores.

En los modelos bidimensionales, en la dirección de la vía, por ejemplo, no se tienen en cuenta las variaciones del territorio. La geometría y propiedades de la vía y sus alrededores en este tipo de modelos es la misma a lo largo de todo el trazado.

Además de elementos finitos (que se usan para modelizar el tren, el carril, las traviesas, el balasto, la placa, las estructuras) que utilizan los modelos numéricos ya existentes, este grupo de investigación introduce los llamados 'elementos de contorno', que permiten representar el suelo modelando la superficie del mismo. Esta metodología resuelve el problema de la modelización del suelo a lo largo del trayecto.

Eficacia

Después de crear el modelo, han comprobado su eficacia en líneas de tren ya existentes como en el trazado de la línea AVE Málaga-Córdoba, y en algunas líneas francesas y belgas.

Utilizando este método de análisis numérico antes de construir una línea AVE se pueden detectar posibles problemas y proponer mejoras para mitigar las vibraciones, como el uso de mantas elastoméricas bajo las vías. Además, este modelo no es exclusivo de las vías AVE. También puede utilizarse en la construcción del metro o para trenes convencionales.

De hecho, además de trabajar con ADIF (Administrador de Estructuras Ferroviarias), el Ministerio de Fomento y con el CEDEX, también colaboran con la empresa Acciona en el trazado del Metro de Granada.